技术创新驱动油公司降本增效案例解析

安琪儿 张虎俊 曲德斌

（中国石油勘探开发研究院）

常言道，一切成本都关乎技术，一切技术都是为了成本。油气行业更是如此。经历了近几年的油价重挫、低位运行、缓慢复苏后，国际油公司采取了一系列降本增效措施，资产组合不断优化，组织和运营水平进一步提升。其中，技术进步对成本控制的作用是持续的，而且最为显著。

本文从重视科技投入、建立科技风险投资机制、聚焦特定区域获取技术优势、关注结构性成本、构建数字化技术战略、建立体现综合成本的优化模型6个方面，分析国际石油公司科技管理先进经验和技术创新对公司降低上游成本的作用，为我国石油公司提供参考与借鉴。

1 重视科技投入，打造技术优势

面对低油价和能源转型的压力，国际石油公司采取的战略措施差异明显，但对于技术研发的关注如出一辙。即使在油价最低的2016年，大石油公司的研发投入强度（即研发投入占收入的比重）依然保持在历史高位，可见技术已经取代资源、运营等其他要素，成为油气行业竞争获取优势的重点[1-2]。从近年各大石油公司技术研发情况来看，新技术对于降低成本、构建竞争优势、最大化投资效益等方面的效果较为明显。

埃克森美孚公司将“技术创新驱动成功”作为首要战略，优先程度高于构建一流的投资组合、获取一体化价值链、高效运营和强化财务。公司每年科研投入超过10亿美元，自2008年以来仅在美国就获得了3300项专利。埃克森美孚认为，每支付1美元的科研投入，将会获得5美元以上的预期收益[3]。

2017年，埃克森美孚开发的cMIST（Compact Mass Transfer and Inline Separation Technology）管道吸收系统获得专利并投入使用。该系统可用于陆上和海上天然气脱水，与传统脱水塔相比具有体积小、成本低的优势。传统脱水塔系统占地超3000ft3，质量达100t，主要通过乙二醇与天然气充分接触，从产出天然气中吸收水分。cMIST系统简化了天然气脱水流程，提高了气水分离效率，且占地面积和质量比常规脱水塔减少了70%左右。公司报告称，cMIST技术可使埃克森美孚海上项目成本在短期内节省逾7.5亿美元。

2 构建风投机制，吸纳外部力量创新

创新管理学家克莱顿·克里斯坦森在其代表作《创新者的窘境》中指出，历史上很多颠覆性技术来自小公司。因为，老牌企业有着更完善的管理体制和客户基础，习惯于优化成熟的技术，而新兴企业则更善于发现新市场，具备更为灵活的创新机制来创造突破性的新技术[4]。大公司想要占领先机，必须保持敏锐的市场意识，拓宽信息渠道，采取灵活的技术管理体制和策略。在这方面，壳牌的风险投资机制是利用外部研发力量扩充内部智力的典型案例。

壳牌科技风险投资公司（Shell Technology Ventures，简称STV）创立于1996年，主要投资石油和天然气技术、可再生能源、信息技术3个领域，尤其关注能显著降低运营成本的新技术。2018年，STV投资一家美国公司Veros Systems，该公司的新技术能够提前几个月预测出发动机故障，可大量节省维修成本。例如，预测电动潜水泵在未来两三个月内发生故障，从而及时更换、避免意外停机，降本幅度达100万美元/d。在可再生技术方面，壳牌于2016年投资一家位于加利福尼亚的发展能源实验室公司（Growing Energy Labs,Inc.，简称Geli）。该公司提供设计、连接和运营储能和微电网项目的软件，可以将屋顶太阳能电池板产生的电能与50km外的燃气发电站的电能并网，并将其连接到地下室的电池系统。

STV每年大约收到500个提案，直接投资的有5个左右。除直接投资外，其他提案可与有可能采纳的相关部门联系。随着市场环境变化和能源转型深入，壳牌风险投资的领域也发生了调整。四五年前壳牌专注于硬件、设备、电力和控制系统，例如壳牌投资了制造盐水电池的美国公司Aquion Energy、荷兰风电公司Energy and Principle Power等。目前，随着太阳能光伏等可再生能源技术的成熟，壳牌开始关注分布式能源和储能技术发展，如智能电器控制系统和软件等。

3 聚焦特定区域，强化关键能力

现阶段，国际油气上游业难动用储量占比越来越大已成为基本常态。致密油、超深水、开发后期、EOR/IOR等项目在国际油气组合中的地位越来越重要，不仅在产量构成中比重加大，而且成为影响油价的重要因素。

在油价下行、复苏乏力和资源劣质化的双重背景下，国外独立石油公司普遍采用集中策略，即收缩业务范围，深入特定区块，通过熟悉当地政策、资源特征、规模化作业来降低生产成本，提高公司效益。当一个公司掌握了特定区域足够大的面积，就拥有足够的自由来进行勘探开发优化，还可以通过合作和外包方式，实现资产、技术和经验的价值最大化[5-6]。

IHS Markit将在北美从事致密油、页岩油开发的油公司的关键能力总结为三大类型：特定区域独特能力、运营能力、公司整体竞争力（图1）。其中，特定区域独特能力包括资产收购和出售、土地和租约管理、致密油、页岩气供应链管理、油气井交付（钻、完井）、盆地、区块技术和经验、社会许可证和规章制度，以及运营、可靠性和HSE等[7]。

图1 致密油、页岩气开发关键能力

从美国经验来看，特定区域的相对规模对致密油和页岩气的经济开发至关重要。达到一定规模可显著减少勘探开发成本，主要因为相邻协同效应。具体表现在：可以钻水平距离更远的井，拥有更多的当地经验，充分利用租约，减少土地浪费，更多地利用多井平台，选择井位具有更大自由度，有助于优化钻完井方案，服务合同议价能力强，租约管理更为高效等。

4 注重可持续、可推广的结构性降本

油价下跌以来，油公司把控制成本当成首要任务，压缩资本支出、运营支出，提高生产率。但一些控制成本的措施不可持续、难以推广。例如，压低服务价格使供应商的利润率下降到2008年华尔街金融危机时的水平，这是短期行为，随着需求回升、油价企稳，短期降本行为会迎来快速反弹。此外，短期收效往往与公司战略和长期目标不一致，如增加产量、提高储量替换率和资本回报率。例如，在油价持续走低的2015年和2016年，全球上游油气投资每年下降26%，2016年上游投资已不足2014年峰值的一半[8]。上游节支很大一部分来源于钻探活动减少，这属于周期性成本，并不具备可持续性。

IHS Markit咨询公司将油公司采取的各类降本增效措施按照可持续性、可推广性分为4个象限（图2）。其中，第一象限是能够获得长期收益、可大范围推广的降本措施，例如技术进步、效率提升、管理流程优化等；第二象限是可持续性很强、但可推广性欠佳的行为，例如优化资产组合、项目再设计、提高资源品位、税收优化等；第三象限指可大范围推广、但只能获得短期收益的措施，例如压缩成本、供应链管理等；第四象限是指不可推广、且只能获得短期收益的措施，例如缩减勘探活动、项目延迟和取消等。

图2 降本增效措施分类

通常认为，降低成本的因素包括周期性因素和结构性因素两大类，只有结构性降本因素才能获得长期收益。根据斯伦贝谢公司成本统计，美国页岩油成本从2014年的67.2美元/bbl降至2016年的36.8美元/bbl，降幅达45.2%[9-10]。其中，周期性降本包括选取甜点地区、压低价格，累计降本约为16.8美元/bbl，占比为54%；结构性降本包括提高单井产量、提高钻井效率，累计降本幅度约为14.5美元/bbl，占比为46%。结构性降本能够长期维持（图3）。

图3 美国页岩油成本变化因素

5 数字化、自动化、人工智能

数字化被称为是继蒸汽化、电气化、自动化以后的第四次工业革命，将对各行各业产生根本影响。就能源行业而言，数字化将改变能源生产、能源需求、能量转化、交通运输等各个方面，重塑能源体系。

油气行业数字化技术集中在12个领域：大数据、高性能计算、用户交互、自动化、物联网、虚拟现实、实时分析、模拟建模、智能设备、移动终端、机器人。例如，物联网可以使用功能日益强大的智能化软件进行监控和控制；传感器可以传输数据并提供机械系统的数字显示，监控石油钻塔、炼油厂、车辆和电力系统；大数据软件可快速处理和分析传感器网络生成的大量数据，使模拟能够在运行前和运行中建模和优化结果。

BP公司按数字化技术在油气行业的成熟度和利用程度分为4个层级（图4）[11]。第一个层级已经在油气领域得到广泛应用，例如利用机器学习的算法建立预测系统和行为模型；第二个层级已经在一些油气领域开始部署，有进一步扩大的潜力，例如高级成像技术、区块链技术等；第三个层级是油气行业正在进行创新突破的领域，例如机器自主智能、认知计算、全息影像、自主汽车等方面；第四层级的数字技术还处于早期阶段，在未来具备很大潜力，包括量子计算，可见光无线通信（Light Fidelity，简称LiFi）等。

图4 BP公司提出的油气行业数字化路径

数字化技术正深刻影响着油气行业的运营管理、投资决策和业务组合。油价下跌使数字化成为降低成本的有效工具，油公司纷纷寻找合作伙伴建设数字产能。随着数字化进程加快，海量数据使学习和进展速度更快、程度更深。各类油公司都在积极探索数字化和信息化以优化生产运营，但独立石油公司和大型跨国石油公司关注的领域有所不同。独立石油公司更关注能够短期见效、直接降低成本的数字化方案，而跨国石油公司更偏好能够给公司带来整体效率提升的综合平台和一体化方案。近年来，油公司数字化投入力度持续加大，IHS Markit公司数据表明，数字化投资占科技投入比例升高，已成为油公司与服务商进行技术合作的首要领域。

6 优化成本，而非最小化成本

成本控制的目标是优化成本，而非最小化成本。如果成本控制仅以单井成本作为指标，会使行动与总目标偏离，从而只能达到次优效果。例如，致密油和页岩油的产量递减快，为了达到更高的产量和最终采收率，作业人员倾向于钻探更长的水平井段、更多的压裂阶段、使用更多的支撑剂，这些做法都会提高单井成本，对提高峰值产量、降低桶油成本都有积极作用[7]。IHS Markit公司认为与井成本或单位进尺成本相比，单位峰值成本和桶油钻井成本是更适合作为目标函数的指标。

致密油和页岩油产量递减较快，生产的经济效益很大程度上取决于钻井成本及其驱动因素。其中，钻井成本包括钻机租赁费、人员费、材料费、承包费等；钻井成本驱动因素包括每年钻井总数、钻井总天数、每口井钻井天数、总垂直深度（TVD）、水平段长度、总深度（TD）、单日钻井总深度、单位深度成本、单位水平长度成本。

IHS Markit公司分析了加拿大Montney页岩油田几个主要运营商的钻井参数、钻井成本和高峰产量，发现成本最低并不意味着效果最好。采用更大的井深虽然增加了单井成本，但整体效益有显著提升。

分析几个主要运营商的单井成本（图5），P25表示1/4位数的成本。绿色阴影表示P25—P75的成本范围，红色线条表示P50，即单井成本的中位数。黑色方形表示平均钻井深度。5个运营商中，Progress公司成本较低，单井成本约为300～410万美元，同时钻井深度较小，不足4000m。而Encana公司的钻井成本明显高于Progress公司，单井成本为400～530万美元，同时钻井深度较大，约为4700m。

图5 Montney油田运营商单井成本分布

各公司的桶油钻井成本与单井钻井成本存在很大差异（图6）。Encana公司的桶油钻井成本是所有作业商中最低的，约为3～4.5美元；而单井成本最低的Pogress公司，桶油钻井成本则为6.5～9.5美元。换句话说，由于增加井深、增加水平段长度等措施，单井成本会相应提高，但这类井高峰产量较高，平均到每桶原油的钻井成本就降下来了。因此，桶油钻井成本、单位峰值产量钻井成本是比单井钻井成本更为重要的指标。

7 结束语

目前世界石油市场正处于变革期，对于油气上游业务而言既是挑战也是机遇。石油资源的劣质化、长期的中低油价、成本费用上涨等因素不断挤压上游业务的利润空间，同时各领域技术不断突破、勘探开发能力和生产效率不断提高、市场竞争愈加激烈。因此，上游业务的技术创新对于油公司的经营绩效和长期发展尤为重要。本文介绍了技术创新驱动石油公司降本增效的6个方面案例，目的是在复杂的行业转型升级中找到一些具有可操作性的方法，为我国油公司制定科技战略和降本增效措施，以及抓住变革机遇、走在转型前沿提供参考。

图6 Montney油田运营商桶油钻井成本分布